تقوم شركة روساتوم بتجميع الموارد لإغلاق دورة الوقود النووي. من خلال إزالة الفلور من سداسي فلوريد اليورانيوم المنضب، تحصل المؤسسة النووية الروسية على أكسيد اليورانيوم لاستخدامه في دورة الوقود النووي المغلقة. سيؤدي إغلاق دورة الوقود إلى جعل التوليد النووي شبه خالي من النفايات. ستصبح الطاقة النووية، بفضل إعادة التدوير المتكرر لنفس الكمية من اليورانيوم، مصدرًا متجددًا للطاقة.

العمل سويّة

يشرح أندريه روجديستفين، رئيس روساتوم في أوروبا الغربية قائلا: “إن القضية الرئيسية التي تواجه القطاع النووي العالمي الآن هي إغلاق دورة الوقود، وبالتالي حل التحدي الخلفي. إذا ما نجحنا، فسوف يتحول الأمر إلى نوع من أنواع الطاقة المتجددة، لأنه لن يكون هناك أي نفايات تقريبًا. أو على الأقل لا توجد نفايات أكثر مما تتبقى بعد انتهاء عمر الألواح الشمسية. هذا ما يُتوقع أن يقدمه الجيل الرابع من المفاعلات النووية التي ستكون قادرة على حرق اليورانيوم المستخدم المستخلص من الوقود المستهلك”.

يتمثل أحد أهداف روساتوم الإستراتيجية في إغلاق دورة الوقود النووي بنهج مكوّن من عنصرين مزوّد بمفاعلات نيوترونية حرارية ونيوترونية سريعة عاملة معًا. تعمل مفاعلات النيوترونات الحرارية على وقود يحتوي على أقل بقليل من 5% من اليورانيوم – 235. وهو يورانيوم مخصب، لأن اليورانيوم الطبيعي لا يحتوي إلاّ على 0.7% من اليورانيوم – 235. أما الباقي فهو يورانيوم – 238. يمكن أن تعمل المفاعلات النيوترونية السريعة على وقود موكس (مزيج أكسيدي)، وهو خليط من اليورانيوم اليثحمثفث (انظر أدناه) والعناصر المشعة التي يتم الحصول عليها من الوقود النووي العادي المُشع في مفاعلات الطاقة.

تعمل روساتوم منذ فترة طويلة على بعث الحياة في نهج مكون من عنصرين لتوليد الطاقة. تم في كانون الثاني/يناير 2020 تحميل أول 18 مجموعة وقود MOX في مفاعل BN-800. ثم تم تحميل 160 مجموعة وقود أخرى في نفس المفاعل في شهر كانون الثاني/ يناير الفائت، بحيث شكل وقود MOX ثلث إجمالي الحمولة. سيتم في العام 2022 استبدال الوقود النووي العادي في مفاعل BN-800 بالكامل بوقود MOX.

إن إعادة تدوير الوقود النووي المنضب واستخدام خليط من اليورانيوم والبلوتونيوم في مجموعات جديدة سيزيد، وفقًا للخبراء، من إجمالي كمية الطاقة المستخرجة من اليورانيوم الطبيعي بنحو 100 مرة.

DUHF القيّم

DUHF يعني سادس فلوريد اليورانيوم المنضب. ويتكون بالكامل تقريبًا من اليورانيوم – 238 المتبقي بعد فصل اليورانيوم – 235 أثناء عملية التخصيب. نظرًا لأنه “مخلفات”، فإنه يعتبر بمثابة “نفاية” وتتم معالجته بشكل سلبي، وهذا خطأ. ومع ذلك، فإن DUHF ليس نفاية، بل هو مورد.

فأولاً، تتقدم التكنولوجيا بسرعة حيث يمكن إعادة تخصيب DUHF للحصول على المزيد من اليورانيوم – 235. وكانت هذه العملية في السابق باهظة التكاليف أو مستحيلة من الناحية الفنية، لكن لم تعد الآن كذلك. تقدم مؤسسة روساتوم خدمات إعادة تخصيب اليورانيوم المنضب، بما في ذلك للشركات الأجنبية.

وثانيًا، يتم فصل DUHF إلى أكسيد اليورانيوم المنضب وحمض الهيدروفلوريك. يُستخدم أكسيد اليورانيوم المنضب لإنتاج وقود موكس لمفاعلات النيوترونات السريعة، بينما يُعاد حمض الهيدروفلوريك إلى دورة تخصيب اليورانيوم الطبيعي أو يعاد تفكيكه إلى فلوريد الهيدروجين اللامائي ويُباع لشركات المواد الكيميائية. إن لإزالة الفلورة ميزة أخرى: أكسيد اليورانيوم أسهل بكثير وأكثر أمانًا في التخزين وفي التعامل معه. يشبه DUHF منزوع الفلور، في الواقع، إلى حد كبير ثماني أكسيد اليورانيوم ولكنه غير محتو على اليورانيوم – 235.

تمت عملية إزالة فلورة اليورانيوم المنضب في كل من المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأميركية وفرنسا (انظر مصانع إعادة معالجة اليورانيوم). تشارك مؤسسة روساتوم في معالجة اليورانيوم المنضب منذ العام 2009 عندما تم تشغيل وحدة معالجة DUHF بسعة 10000 طن سنويًا في مصنع الكهروكيميائيات التابع لمؤسسة روساتوم في  مدينة زيلينوغورسك (منطقة كراسنويارسك). كانت استطاعته كافية تقريبًا لإعادة معالجة كامل كمية DUHF المتبقية بعد تخصيب اليورانيوم. أنتجت وحدة إعادة المعالجة بوساطة شركة Orano الفرنسية (ثم شركة Cogema). لقد تمت، خلال 10 سنوات من التشغيل، إعادة معالجة أكثر من 100000 طن من DUHF.

شرعت شركة TVEL بإطلاق مشروعين آخرين. من المبرمج تركيب وحدتين لإزالة الفلورة بطاقة سنوية تبلغ 10000 طن من DUHF في مصنع أورال للكهروكيميائيات في نوفواورالسك (منطقة سفيردلوفسك). بدأت المسوحات الهندسية ودراسة جدوى المشروع في آب/أغسطس 2020.

يقوم مصنع الكهروكيميائيات في زيلينوغورسك ببناء مبنى وبنية تحتية لوحدته الثانية بسعة 10000 طن سنويًا. كما سيتم تزويده من قبل شركة Orano، ومن المقرر إطلاقه في العام 2023.

جمعت شركات مؤسسة روساتوم ما يقرب من 1.2 مليون طن من DUHF حتى الآن. ستساعد وحدات إعادة المعالجة الجديدة في المحطتين بالتخلص من مخزون DUHF، ويفترض أن يتم ذلك بحلول العام 2057.

لاحظ ألكسندر أوغريوموف، نائب الرئيس للبحث والتطوير والجودة في شركة TVEL أنه “عندما تصبح دورة الوقود النووي المغلقة حقيقة واقعة، فإنها ستحل عددًا من المسائل الهامة جدًا. فأولاً، ستكون لدينا قاعدة موارد أكبر بكثير لصناعة الطاقة النووية. وثانيًا، سنتمكن من إعادة تدوير الوقود النووي المنضب بدلاً من تخزينه. وثالثًا، سوف نتخلص من مخزونات DUHF المتراكمة، وذلك عن طريق استخدامها في تصنيع الوقود النووي. علاوة على ذلك، فإن تطوير تقنيات إعادة التدوير في الصناعة النووية يتماشى تمامًا مع الإنتاج المسؤول، وهو أحد أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة”.

TVEL هي شركة الوقود التابعة لمؤسسة روساتوم

TVEL هي واحدة من أكبر موردي الوقود النووي في العالم.  إنها المورد الاحتكاري للوقود النووي لجميع محطات الطاقة النووية الروسية والسفن ومفاعلات الأبحاث في روسيا. تؤمن شركة  TVEL  الوقود لمحطات الطاقة النووية في 15 دولة، أو لكل سادس مفاعل طاقة في العالم.

محطات إعادة معالجة اليورانيوم

(الرابطة النووية العالمية بحلول أيلول/سبتمبر 2020)